JP7301701B2 - Control device, control method and program - Google Patents

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Description

本発明は、制御装置、制御方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a control device, control method and program.

ＰＩＤ制御は、機械のフィードバック制御の手法として一般的である。ＰＩＤ制御では、出力値と目標値との偏差（Ｐ）、偏差の時間積分（Ｉ）、および偏差の微分（Ｄ）のそれぞれに比例して入力値が決定される。偏差、積分、および微分のそれぞれの成分の係数であるゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤを適切に設定して入力値を決定することによって、出力値を安定的かつ迅速に目標値に追従させることができる。 PID control is a common technique for feedback control of machines. In PID control, the input value is determined in proportion to the deviation (P) between the output value and the target value, the time integral (I) of the deviation, and the differential (D) of the deviation. By appropriately setting gains K P , K I , and K D , which are coefficients of respective components of deviation, integration, and differentiation, and determining input values, output values stably and quickly follow target values. be able to.

上記のようなＰＩＤ制御におけるゲインは、制御対象の特性によって可変にすることもできる。例えば特許文献１には、リニアモーターによるウエハステージ制御系において、ステージ位置に依存した複数のゲインテーブルを設定し、ステージの移動方向に応じてゲインテーブルを使い分けることによって、ステージ可動範囲の端部で制御特性が悪化するのを防ぐ技術が記載されている。 The gain in PID control as described above can also be made variable depending on the characteristics of the controlled object. For example, in Patent Document 1, in a wafer stage control system using a linear motor, by setting a plurality of gain tables depending on the stage position and selectively using the gain tables according to the direction of movement of the stage, it is possible to achieve Techniques are described to prevent control characteristics from deteriorating.

特開平９－７４０５９号公報JP-A-9-74059

近年、例えばロボットのような移動体に搭載される駆動部について上記のようなＰＩＤ制御を実施することが多くなっている。移動体が自律的に動作する場合、様々な状況に応じてＰＩＤ制御のゲインのような駆動部の制御パラメータを自動的かつ適切に設定することが好ましいが、そのような手法は未だ提案されていない。 In recent years, the PID control as described above is often performed on a driving unit mounted on a moving body such as a robot. When a mobile body operates autonomously, it is preferable to automatically and appropriately set control parameters of the drive unit, such as PID control gain, according to various situations, but such a method has not yet been proposed. do not have.

そこで、本発明は、駆動部を有する移動体において、様々な状況に対して駆動部の制御パラメータを自動的かつ適切に設定することを可能にする制御装置、制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a control device, a control method, and a program that enable automatic and appropriate setting of control parameters of a driving unit for various situations in a moving body having the driving unit. aim.

［１］駆動部を有する移動体の状態を示す少なくとも１つの検出値を取得する検出値取得部と、
少なくとも１つの検出値に基づいて駆動部の制御パラメータの少なくとも一部を選択する制御パラメータ選択部と、
選択された制御パラメータを用いて駆動部の制御入力値を決定する駆動制御部と
を備える制御装置。
［２］制御パラメータは、ＰＩＤ制御のゲインである、［１］に記載の制御装置。
［３］検出値取得部は、移動体の姿勢を示すセンサの検出値を取得し、
制御パラメータ選択部は、移動体の姿勢が第１の姿勢である場合と第２の姿勢である場合とで異なる制御パラメータを選択する、［１］または［２］に記載の制御装置。
［４］第１の姿勢は、移動体が転倒した姿勢であり、
第２の姿勢は、移動体が転倒していない姿勢である、［３］に記載の制御装置。
［５］駆動部は、移動体の肢部に含まれ、
検出値は、肢部への載荷量を示し、
制御パラメータ選択部は、載荷量が閾値を超える場合と超えない場合とで異なる制御パラメータを選択する、［１］から［４］のいずれか１項に記載の制御装置。
［６］駆動部は、移動体の肢部に含まれ、
検出値は、肢部へのアタッチメントの取り付けを示し、
制御パラメータ選択部は、検出値が取得された場合と取得されない場合とで異なる制御パラメータを選択する、［１］から［５］のいずれか１項に記載の制御装置。
［７］検出値は、駆動部に接続される電源の状態を示し、
制御パラメータ選択部は、電源の状態に応じて制御パラメータを選択する、［１］から［６］のいずれか１項に記載の制御装置。
［８］検出値は、移動体に搭載されたカメラが取得した画像の認識結果を含み、
制御パラメータ選択部は、画像の認識結果に基づいて制御パラメータを選択する、［１］から［７］のいずれか１項に記載の制御装置。
［９］制御パラメータ選択部は、画像から障害物が認識された場合と画像から障害物が認識されなかった場合とで異なる制御パラメータを選択する、［８］に記載の制御装置。
［１０］駆動部を有する移動体の状態を示す検出値を取得するステップと、
少なくとも１つの検出値に基づいて駆動部の制御パラメータの少なくとも一部を選択するステップと、
選択された制御パラメータを用いて駆動部の制御入力値を決定するステップと
を含む制御方法。
［１１］駆動部を有する移動体の状態を示す検出値を取得する機能と、
少なくとも１つの検出値に基づいて駆動部の制御パラメータの少なくとも一部を選択する機能と、
選択された制御パラメータを用いて駆動部の制御入力値を決定する機能と
をプロセッサに実現させるためのプログラム。 [1] A detection value acquisition unit that acquires at least one detection value indicating the state of a moving body having a driving unit;
a control parameter selection unit that selects at least part of the control parameters of the driving unit based on at least one detected value;
and a drive control that uses the selected control parameters to determine control input values for the drive.
[2] The control device according to [1], wherein the control parameter is a PID control gain.
[3] The detection value acquiring unit acquires the detection value of the sensor indicating the attitude of the moving body,
The control device according to [1] or [2], wherein the control parameter selection unit selects different control parameters depending on whether the posture of the moving object is the first posture or the second posture.
[4] The first posture is a posture in which the moving object has fallen;
The control device according to [3], wherein the second posture is a posture in which the moving body is not overturned.
[5] the driving unit is included in a limb of the moving body;
The detected value indicates the load on the limb,
The control device according to any one of [1] to [4], wherein the control parameter selection unit selects different control parameters depending on whether or not the load exceeds the threshold.
[6] the driving unit is included in a limb of the moving body;
Detected values indicate the attachment of the attachment to the limb,
The control device according to any one of [1] to [5], wherein the control parameter selection unit selects different control parameters depending on whether the detection value is acquired or not.
[7] The detected value indicates the state of the power supply connected to the driving unit,
The control device according to any one of [1] to [6], wherein the control parameter selection unit selects the control parameter according to the state of the power supply.
[8] The detection value includes the recognition result of the image acquired by the camera mounted on the moving object,
The control device according to any one of [1] to [7], wherein the control parameter selection unit selects the control parameter based on the image recognition result.
[9] The control device according to [8], wherein the control parameter selection unit selects different control parameters depending on whether the obstacle is recognized from the image or not.
[10] acquiring a detection value indicating the state of a moving object having a drive unit;
selecting at least some of the drive control parameters based on the at least one sensed value;
and determining control input values for the drive using the selected control parameters.
[11] A function of acquiring a detection value indicating the state of a moving object having a drive unit;
selecting at least a portion of a drive control parameter based on at least one sensed value;
A program for causing a processor to realize a function of determining a control input value of the drive unit using the selected control parameter.

上記の構成によれば、駆動部を有する移動体において、様々な状況に対して駆動部の制御パラメータを自動的かつ適切に設定することができる。 According to the above configuration, it is possible to automatically and appropriately set the control parameters of the driving unit for various situations in the moving object having the driving unit.

本発明の一実施形態に係るロボットのハードウェア構成例を示す図である。It is a figure which shows the hardware structural example of the robot which concerns on one Embodiment of this invention. 図１に示されたモータの制御に関する機能部分の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a functional portion related to control of the motor shown in FIG. 1; FIG. 本発明の一実施形態においてゲインを選択する処理の例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of a process of selecting a gain in one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態においてゲインを選択する処理の例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of a process of selecting a gain in one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態においてゲインを選択する処理の例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of a process of selecting a gain in one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態においてゲインを選択する処理の例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of a process of selecting a gain in one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態においてゲインを選択する処理の例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of a process of selecting a gain in one embodiment of the present invention;

以下、添付図面を参照しながら、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Several embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, constituent elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description.

図１は、本発明の一実施形態に係るロボットのハードウェア構成例を示す図である。図１に示されるように、ロボット１０は、本体部１２に搭載される制御装置１００を有する。制御装置１００は、演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２０、ＲＯＭ（Read Only Memory）１３０、および外部メモリ１４０などを含む。制御装置１００は、カメラ２１が取得した画像データ、マイクロフォン２２が取得した音声データ、または通信インターフェース２４が受信したコマンド信号などに応じてロボット１０の動作を決定する。カメラ２１、マイクロフォン２２、および通信インターフェース２４は、バスインターフェース１５０を介して制御装置１００に接続される。 FIG. 1 is a diagram showing a hardware configuration example of a robot according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 , the robot 10 has a control device 100 mounted on the main body 12 . Control device 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 110 that executes arithmetic processing, a RAM (Random Access Memory) 120, a ROM (Read Only Memory) 130, an external memory 140, and the like. The control device 100 determines the motion of the robot 10 according to image data acquired by the camera 21, audio data acquired by the microphone 22, command signals received by the communication interface 24, or the like. Camera 21 , microphone 22 and communication interface 24 are connected to control device 100 via bus interface 150 .

制御装置１００は、決定された動作が実行されるように、ロボット１０の各部を制御する。具体的には、制御装置１００は、決定された動作が実行されるように、腕部１３Ｌ，１３Ｒ、手部１４Ｌ，１４Ｒ、脚部１５Ｌ，１５Ｒ、および足部１６Ｌ，１６Ｒの関節部を回転駆動するモータ３０を制御する。図示されていないが、頭部１１および本体部１２にもモータ３０によって駆動される関節部が設けられてもよい。このとき、制御装置１００は、距離計測センサ（図示せず）、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）２５、接地センサ２６、荷重センサ（図示せず）、電源制御装置２７の検出値を必要に応じて参照する。モータ３０、距離計測センサ、ＩＭＵ２５、接地センサ２６、荷重センサ、および電源制御装置２７は、バスインターフェース１５０を介して制御装置１００に接続される。 The control device 100 controls each part of the robot 10 so that the determined motion is executed. Specifically, the control device 100 rotates the joints of the arms 13L and 13R, the hands 14L and 14R, the legs 15L and 15R, and the feet 16L and 16R so that the determined motion is executed. It controls the motor 30 to be driven. Although not shown, the head 11 and the main body 12 may also be provided with joints driven by the motor 30 . At this time, the controller 100 requires detection values from a distance measurement sensor (not shown), an inertial measurement unit (IMU) 25, a ground sensor 26, a load sensor (not shown), and a power supply controller 27. Browse accordingly. Motor 30 , distance measurement sensor, IMU 25 , ground sensor 26 , load sensor, and power control device 27 are connected to control device 100 via bus interface 150 .

例えば、制御装置１００のＣＰＵ１１０は、ＲＯＭ１３０または外部メモリ１４０に格納された制御パターンから決定された動作に対応するパターンを選択し、選択されたパターンに従って足部運動、ＺＭＰ（Zero Moment Point）軌道、体幹運動、上肢運動、腰部水平位置および高さなどを設定し、これらの設定値に従ってモータ３０を制御する。以下で説明するように、ＣＰＵ１１０はセンサの検出値に応じてモータ３０を制御する。 For example, the CPU 110 of the control device 100 selects a pattern corresponding to the determined motion from the control patterns stored in the ROM 130 or the external memory 140, and according to the selected pattern, foot motion, ZMP (Zero Moment Point) trajectory, The trunk motion, upper limb motion, waist horizontal position and height are set, and the motor 30 is controlled according to these set values. As will be described below, the CPU 110 controls the motor 30 according to sensor detection values.

図２は、図１に示されたモータの制御に関する機能部分の構成を示すブロック図である。図示されているように、制御装置１００は、ＣＰＵ１１０（プロセッサ）がＲＯＭ１３０または外部メモリ１４０に格納されたプログラムに従って動作することによって実現される機能部分として検出値取得部１１１、ゲイン選択部１１２、およびＰＩＤ制御部１１３を含む。また、ＲＯＭ１３０または外部メモリ１４０には、ＰＩＤ制御のゲインテーブル１３１が格納される。モータ３０は、制御装置１００から制御信号を受信したドライバ３１によって駆動される。また、モータ３０の回転に伴ってエンコーダ３２から出力されるパルス信号が制御装置１００に送信される。以下、各部の機能についてさらに説明する。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of functional portions related to motor control shown in FIG. As illustrated, the control device 100 includes a detection value acquisition unit 111, a gain selection unit 112, and a A PID controller 113 is included. Also, the ROM 130 or the external memory 140 stores a PID control gain table 131 . Motor 30 is driven by driver 31 that receives a control signal from control device 100 . A pulse signal output from the encoder 32 as the motor 30 rotates is also transmitted to the control device 100 . The function of each unit will be further described below.

検出値取得部１１１は、ロボット１０の状態を示す少なくとも１つの検出値を取得する。ここで、ロボット１０は、駆動部であるモータ３０を有する移動体の例である。検出値取得部１１１は、例えば、図１を参照して説明したＩＭＵ２５、接地センサ２６、または電源制御装置２７の検出値を取得する。図１には示していないが、検出値取得部１１１は、ロボット１０に搭載された距離計測センサ、荷重センサ、または例えばロボット１０の腕部１３Ｌ，１３Ｒや足部１６Ｌ，１６Ｒなどへのアタッチメントの取り付けを検出するセンサの検出値を取得してもよい。また、検出値取得部１１１は、カメラ２１が取得した画像データ、またはマイクロフォン２２が取得した音声データを取得してもよい。 The detection value acquisition unit 111 acquires at least one detection value indicating the state of the robot 10 . Here, the robot 10 is an example of a moving object having a motor 30 that is a drive unit. The detected value acquiring unit 111 acquires, for example, detected values of the IMU 25, the ground sensor 26, or the power control device 27 described with reference to FIG. Although not shown in FIG. 1, the detection value acquisition unit 111 is a distance measurement sensor and a load sensor mounted on the robot 10, or attachments to the arms 13L and 13R and the legs 16L and 16R of the robot 10, for example. You may acquire the detection value of the sensor which detects attachment. Further, the detection value acquisition unit 111 may acquire image data acquired by the camera 21 or audio data acquired by the microphone 22 .

ゲイン選択部１１２は、検出値取得部１１１が取得した少なくとも１つの検出値に基づいて、モータ３０のＰＩＤ制御のゲインの少なくとも一部を選択する。ここで、ＰＩＤ制御のゲインの一部を選択することは、例えば偏差、積分、および微分のそれぞれの成分の係数であるゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤのいずれかのみを選択することを含む。ゲイン選択部１１２は、ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤのすべてを検出値に基づいて選択してもよい。また、ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤのそれぞれが基本値と基本値に対する調整値とを含み、ゲイン選択部１１２はゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤの少なくともいずれかの調整値のみを選択してもよい。本実施形態において、ゲイン選択部１１２は、ゲインテーブル１３１に従ってゲインを選択する。ゲインテーブル１３１は選択可能なゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤの複数のセットを含み、ゲイン選択部１１２は検出値取得部１１１が取得した検出値に応じてゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤのセットを選択する。他の実施形態において、ゲイン選択部１１２は、検出値取得部１１１が取得した検出値からゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤの少なくともいずれかを算出するための関数に従ってゲインを選択してもよい。 The gain selection unit 112 selects at least part of the PID control gain of the motor 30 based on at least one detection value acquired by the detection value acquisition unit 111 . Here, selecting a part of the PID control gain includes selecting only one of gains K P , KI , and K D that are coefficients of respective components of deviation, integration, and differentiation, for example. . The gain selection unit 112 may select all of the gains K P , KI , and K D based on the detected values. Each of the gains K P , KI, and K D includes a base value and an adjustment value for the base value, and the gain selection unit 112 selects only the adjustment value of at least one of the gains K P , KI , and K D. You may In this embodiment, the gain selection unit 112 selects gains according to the gain table 131 . The gain table 131 includes a plurality of sets of selectable gains K P , KI , and K D , and the gain selection unit 112 selects the gains K P , KI , and K D according to the detection values acquired by the detection value acquisition unit 111. choose a set of In another embodiment, the gain selection unit 112 may select gains according to a function for calculating at least one of the gains K P , KI , and K D from the detection values acquired by the detection value acquisition unit 111. .

ＰＩＤ制御部１１３は、ゲイン選択部１１２によって選択されたゲインを用いて、モータ３０の制御入力値を決定する。既に説明したように、ＰＩＤ制御では出力値と目標値との偏差（Ｐ）、偏差の時間積分（Ｉ）、および偏差の微分（Ｄ）のそれぞれに比例して制御入力値が決定される。ＰＩＤ制御部１１３は、エンコーダ３２から出力されるパルス信号から検出されるモータ３０の回転角度を出力値として、出力値が制御装置１００の他の機能部分によって決定された目標値に到達するように制御入力値を決定する。このようにして決定された制御入力値を含む制御信号がドライバ３１に送信されることによって、モータ３０が適切な回転角度で駆動される。 PID control section 113 determines a control input value for motor 30 using the gain selected by gain selection section 112 . As already explained, in PID control, the control input value is determined in proportion to the deviation (P) between the output value and the target value, the time integration (I) of the deviation, and the differentiation (D) of the deviation. The PID control unit 113 uses the rotation angle of the motor 30 detected from the pulse signal output from the encoder 32 as an output value so that the output value reaches the target value determined by other functional parts of the control device 100. Determine control input values. A control signal including the control input value determined in this manner is sent to the driver 31 to drive the motor 30 at an appropriate rotation angle.

図３から図７は、本発明の一実施形態においてゲインを選択する処理の例を示すフローチャートである。本実施形態では、これらの例のいずれか１つ、または複数を組み合わせてＰＩＤ制御のゲインが選択される。 3 to 7 are flow charts showing an example of the process of selecting gains in one embodiment of the present invention. In this embodiment, the PID control gain is selected by combining any one of these examples or a plurality of them.

図３に示された例では、ゲイン選択部１１２が、ロボット１０の姿勢に応じてＰＩＤ制御のゲインを選択する。具体的には、この例において、検出値取得部１１１はロボット１０の姿勢を示すセンサの検出値を取得する（ステップＳ１０１）。ロボット１０の姿勢は、例えばＩＭＵ２５や接地センサ２６、荷重センサなどの検出値によって示される。ゲイン選択部１１２は、検出値に基づいて、ロボット１０の姿勢が第１の姿勢であるか否かを判定し（ステップＳ１０２）、姿勢が第１の姿勢である場合には第１のゲインを選択する（ステップＳ１０３）。姿勢が第１の姿勢ではない場合、ゲイン選択部１１２は第２のゲインを選択する（ステップＳ１０４）。 In the example shown in FIG. 3 , the gain selection unit 112 selects the PID control gain according to the posture of the robot 10 . Specifically, in this example, the detection value acquiring unit 111 acquires a sensor detection value indicating the posture of the robot 10 (step S101). The posture of the robot 10 is indicated by detection values of, for example, the IMU 25, the ground sensor 26, the load sensor, and the like. Based on the detected value, the gain selection unit 112 determines whether the posture of the robot 10 is the first posture (step S102), and if the posture is the first posture, selects the first gain. Select (step S103). If the posture is not the first posture, the gain selection unit 112 selects the second gain (step S104).

上記の例において、ゲイン選択部１１２は、ロボット１０の姿勢が第１の姿勢である場合と第２の姿勢である（つまり、第１の姿勢ではない）場合とで異なるゲインを選択する。例えば、第１の姿勢はロボット１０が転倒した姿勢であり、第２の姿勢はロボット１０が転倒していない姿勢であってもよい。この場合、ロボット１０が転倒した場合には想定外の動きによって部品に損傷を与えないために、比較的弱いゲインを選択して制御入力値の急激な変化を避ける。一方、ロボット１０が転倒していない通常の場合には、比較的強いゲインを選択して出力値が迅速に目標値に追従できるようにする。 In the above example, the gain selection unit 112 selects different gains depending on whether the posture of the robot 10 is the first posture or the second posture (that is, not the first posture). For example, the first posture may be a posture in which the robot 10 is overturned, and the second posture may be a posture in which the robot 10 is not overturned. In this case, a relatively weak gain is selected to avoid sudden changes in the control input value in order not to damage parts due to unexpected movement when the robot 10 falls over. On the other hand, in the normal case where the robot 10 is not overturned, a relatively strong gain is selected so that the output value can quickly follow the target value.

図４に示された例では、ゲイン選択部１１２が、ロボット１０の肢部への載荷量に応じてＰＩＤ制御のゲインを選択する。ロボット１０の肢部は、例えば図１に示された腕部１３Ｌ，１３Ｒ、手部１４Ｌ，１４Ｒ、脚部１５Ｌ，１５Ｒ、および足部１６Ｌ，１６Ｒなどであり、腕部１３Ｌ，１３Ｒや手部１４Ｌ，１４Ｒで物体を保持したり、脚部１５Ｌ，１５Ｒや足部１６Ｌ，１６Ｒで本体部１２を支持したりすることによって載荷が発生する。具体的には、この例において、検出値取得部１１１はロボット１０の肢部への載荷量を示すセンサの検出値を取得する（ステップＳ２０１）。肢部への載荷量は、例えば関節部に配置された荷重センサによって検出することができる。ゲイン選択部１１２は、検出値に基づいて、肢部への載荷量が閾値を超えるか否かを判定し（ステップＳ２０２）、載荷量が閾値を超える場合には第１のゲインを選択する（ステップＳ２０３）。載荷量が閾値を超えない場合、ゲイン選択部１１２は第２のゲインを選択する（ステップＳ２０４）。 In the example shown in FIG. 4 , the gain selection unit 112 selects the PID control gain according to the amount of load on the limbs of the robot 10 . The limbs of the robot 10 are, for example, the arms 13L, 13R, the hands 14L, 14R, the legs 15L, 15R, and the feet 16L, 16R shown in FIG. A load is generated by holding an object with 14L and 14R and supporting the main body 12 with legs 15L and 15R and feet 16L and 16R. Specifically, in this example, the detection value acquisition unit 111 acquires the detection value of the sensor indicating the amount of load on the limbs of the robot 10 (step S201). The load on the limb can be detected, for example, by a load sensor arranged at the joint. The gain selection unit 112 determines whether or not the load on the limb exceeds the threshold based on the detected value (step S202), and selects the first gain if the load exceeds the threshold ( step S203). If the load amount does not exceed the threshold, the gain selector 112 selects the second gain (step S204).

上記の例において、ゲイン選択部１１２は、ロボット１０の肢部への載荷量が閾値を超える場合と超えない場合とで異なるゲインを選択する。例えば、肢部への載荷量が大きい場合には比較的弱いゲインを選択して制御入力値の急激な変化を避け、肢部の急な動きによって保持されている物体、または肢部が支持している本体部１２が不安定な動きをするのを防止してもよい。また、肢部への載荷量が小さい場合には比較的強いゲインを選択して出力値が迅速に目標値に追従できるようにしてもよい。 In the above example, the gain selection unit 112 selects different gains depending on whether the load amount on the limb of the robot 10 exceeds the threshold or not. For example, when the load on the limb is large, a relatively weak gain is selected to avoid sudden changes in the control input value, and the object being held or the limb being supported by sudden movements of the limb It may prevent unstable movement of the body portion 12 that is in contact. Also, when the amount of load on the limb is small, a relatively strong gain may be selected so that the output value can quickly follow the target value.

図５に示された例では、ゲイン選択部１１２が、ロボット１０の肢部へのアタッチメントの取り付けの有無に応じてＰＩＤ制御のゲインを選択する。上記の通り、ロボット１０の肢部は、例えば図１に示された腕部１３Ｌ，１３Ｒ、手部１４Ｌ，１４Ｒ、脚部１５Ｌ，１５Ｒ、および足部１６Ｌ，１６Ｒなどである。具体的には、この例において、検出値取得部１１１はロボット１０の肢部へのアタッチメントの取り付けを示すセンサの検出値を待ち受ける（ステップＳ３０１）。アタッチメントの取り付けを検出するセンサは、例えばアタッチメントとの係合部に配置されるスイッチのようなものであってもよい。ゲイン選択部１１２は、検出値取得部１１１によって検出値が取得されたか否かを判定し（ステップＳ３０２）、検出値が取得された場合には第１のゲインを選択する（ステップＳ３０３）。検出値が取得されない場合、ゲイン選択部１１２は第２のゲインを選択する（ステップＳ３０４）。 In the example shown in FIG. 5, the gain selection unit 112 selects the PID control gain according to whether or not attachments are attached to the limbs of the robot 10 . As described above, the limbs of the robot 10 are, for example, the arms 13L, 13R, the hands 14L, 14R, the legs 15L, 15R, and the feet 16L, 16R shown in FIG. Specifically, in this example, the detection value acquiring unit 111 waits for a sensor detection value indicating attachment of an attachment to a limb of the robot 10 (step S301). The sensor that detects attachment of the attachment may be, for example, a switch that is arranged at the engagement portion with the attachment. The gain selection unit 112 determines whether or not the detection value is acquired by the detection value acquisition unit 111 (step S302), and selects the first gain when the detection value is acquired (step S303). If the detected value is not acquired, the gain selection unit 112 selects the second gain (step S304).

肢部にアタッチメントを取り付けると、肢部にかかる荷重が変化するため、ドライバ３１への制御入力値に対するモータ３０の出力値の応答特性も変化する。この例では、アタッチメントの取り付けを検出するセンサの検出値を用いて、応答特性の変化に応じた適切なＰＩＤ制御のゲインを選択することが可能である。上記で図４を参照して説明したような肢部への載荷量の検出によって同様のゲインの選択をすることも可能であるが、例えばアタッチメントの取り付け位置が決まっている場合には簡易な構造のセンサで検出が可能であり、またアタッチメントの形状や重量が既知である場合には適切なゲインを予め設定することができるため、図５のような例を採用してもよい。 When attachments are attached to the limbs, the load applied to the limbs changes, so the response characteristic of the output value of the motor 30 with respect to the control input value to the driver 31 also changes. In this example, it is possible to select an appropriate PID control gain according to changes in the response characteristics using the detection value of the sensor that detects attachment of the attachment. Although it is possible to select a similar gain by detecting the amount of load on the limb as described above with reference to FIG. , and if the shape and weight of the attachment are known, an appropriate gain can be set in advance, so the example shown in FIG. 5 may be employed.

図６に示された例では、ゲイン選択部１１２が、ロボット１０の電源の状態を示す検出値に応じてＰＩＤ制御のゲインを選択する。具体的には、この例において、検出値取得部１１１はロボット１０の電源の状態を示すセンサの検出値を取得する（ステップＳ４０１）。電源の状態は、例えば電源制御装置２７の検出値によって示される。検出値は、例えば外部電源の接続の有無や、バッテリーの残量などを示してもよい。ゲイン選択部１１２は、検出値に基づいて、省電力が必要であるか否かを判定し（ステップＳ４０２）、省電力が必要である場合には第１のゲインを選択する（ステップＳ４０３）。省電力が必要ではない場合、ゲイン選択部１１２は第２のゲインを選択する（ステップＳ４０４）。省電力が必要であるか否かは、例えば外部電源の接続の有無、およびバッテリーの残量が閾値を超えているか否かに基づいて判定されてもよい。 In the example shown in FIG. 6, the gain selection unit 112 selects the PID control gain according to the detected value indicating the power state of the robot 10 . Specifically, in this example, the detection value acquiring unit 111 acquires a sensor detection value indicating the power state of the robot 10 (step S401). The state of the power supply is indicated by a detected value of the power control device 27, for example. The detected value may indicate, for example, whether or not an external power supply is connected, the remaining battery level, and the like. The gain selection unit 112 determines whether or not power saving is required based on the detected value (step S402), and selects the first gain when power saving is required (step S403). If power saving is not necessary, the gain selection unit 112 selects the second gain (step S404). Whether or not power saving is necessary may be determined, for example, based on whether or not an external power supply is connected and whether or not the remaining battery level exceeds a threshold.

上記の例において、ゲイン選択部１１２は、ロボット１０に接続される電源の状態に応じてゲインを選択する。例えば、省電力が必要な場合には比較的弱いゲインを選択してモータ３０の消費電力を抑制することによって、電源の残量が限られる場合により長くロボット１０を動作させることができる。また、省電力が必要ではない場合には、比較的強いゲインを選択して出力値が迅速に目標値に追従できるようにしてもよい。 In the above example, the gain selection section 112 selects the gain according to the state of the power supply connected to the robot 10 . For example, when power saving is required, a relatively weak gain is selected to suppress the power consumption of the motor 30, thereby allowing the robot 10 to operate longer when the remaining power is limited. Also, if power saving is not required, a relatively strong gain may be selected so that the output value can quickly follow the target value.

図７に示された例では、ゲイン選択部１１２が、ロボット１０に搭載されたカメラが取得した画像の認識結果に基づいてＰＩＤ制御のゲインを選択する。具体的には、この例において、検出値取得部１１１はロボット１０に搭載されたカメラ２１が取得した画像の認識結果を取得する（ステップＳ５０１）。画像の認識結果は、例えばロボット１０の視界に存在する物体の検出結果であってもよい。画像認識は、例えばＣＰＵ１１０の他の機能部分で実行されてもよい。画像の認識結果も、ロボット１０の状態を示す検出値の例である。ゲイン選択部１１２は、画像の認識結果に基づいて、障害物が認識されたか否かを判定し（ステップＳ５０２）、障害物が認識された場合には第１のゲインを選択する（ステップＳ５０３）。障害物が認識されなかった場合、ゲイン選択部１１２は第２のゲインを選択する（ステップＳ５０４）。障害物は、例えば、ロボット１０の視界内で検出された物体のうち、ロボット１０の予定される進路に干渉するものとして定義されてもよい。 In the example shown in FIG. 7, the gain selection unit 112 selects the PID control gain based on the recognition result of the image acquired by the camera mounted on the robot 10 . Specifically, in this example, the detection value acquiring unit 111 acquires the recognition result of the image acquired by the camera 21 mounted on the robot 10 (step S501). The image recognition result may be, for example, the detection result of an object present in the field of view of the robot 10 . Image recognition may be performed by other functional portions of the CPU 110, for example. The image recognition result is also an example of a detection value indicating the state of the robot 10 . The gain selection unit 112 determines whether an obstacle is recognized based on the image recognition result (step S502), and selects the first gain when the obstacle is recognized (step S503). . If no obstacle is recognized, the gain selection unit 112 selects the second gain (step S504). An obstacle may be defined, for example, as an object detected within the field of view of the robot 10 that interferes with the intended path of the robot 10 .

上記の例において、ゲイン選択部１１２は、カメラ２１が取得した画像から障害物が認識された場合と画像から障害物が認識されなかった場合とで異なるゲインを選択する。例えば、障害物が認識された場合には比較的弱いゲインを選択して制御入力値の急激な変化を避け、ロボット１０が障害物に接触したときの想定外の動きに備えてもよい。障害物に対する回避行動が実施される場合も、障害物の位置検出の誤差によってロボット１０が障害物に接触する可能性はあるため、上記のようなゲインの選択をすることが有用でありうる。また、障害物が認識されなかった場合には比較的強いゲインを選択して出力値が迅速に目標値に追従できるようにしてもよい。 In the above example, the gain selection unit 112 selects different gains when an obstacle is recognized from the image acquired by the camera 21 and when no obstacle is recognized from the image. For example, when an obstacle is recognized, a relatively weak gain may be selected to avoid sudden changes in control input values and to prepare for unexpected movements when the robot 10 comes into contact with an obstacle. Even when an obstacle avoidance action is performed, there is a possibility that the robot 10 will come into contact with an obstacle due to an error in position detection of the obstacle, so selecting the gain as described above can be useful. Also, if an obstacle is not recognized, a relatively strong gain may be selected so that the output value can quickly follow the target value.

上記で説明したような本発明の一実施形態の構成によれば、駆動部としてモータ３０を有する移動体であるロボット１０において、様々な状況に対してＰＩＤ制御のゲインを自動的かつ適切に設定することができる。なお、上記の例では回転駆動するモータ３０の回転角度について出力値および目標値が定義されたが、他の実施形態では、モータは必ずしも回転駆動せず、例えば直線駆動してもよい。この場合、モータの移動量などの動作量について出力値および目標値が定義される。また、モータが回転駆動する場合であっても、回転角度以外の動作量について出力値および目標値が定義されてもよい。また、本発明の実施形態は、上記の例のようなロボットに限らず、駆動部を有する各種の移動体に適用可能である。 According to the configuration of the embodiment of the present invention as described above, in the robot 10, which is a moving body having the motor 30 as a drive unit, the PID control gain is automatically and appropriately set for various situations. can do. In the above example, the output value and the target value are defined for the rotation angle of the motor 30 that is rotationally driven, but in other embodiments, the motor is not necessarily rotationally driven, and may be linearly driven, for example. In this case, an output value and a target value are defined for an operation amount such as a movement amount of the motor. Moreover, even when the motor is rotationally driven, the output value and the target value may be defined for the operation amount other than the rotation angle. Moreover, the embodiments of the present invention are applicable not only to robots such as the above example, but also to various moving bodies having driving units.

また、上記の例ではモータ３０のＰＩＤ制御のゲインが検出値に基づいて選択されたが、他の駆動部の制御パラメータが検出値に基づいて選択されてもよい。つまり、上記の実施形態におけるゲイン選択部１１２は、少なくとも１つの検出値に基づいて駆動部の制御パラメータの少なくとも一部を選択する制御パラメータ選択部の例であり、ＰＩＤ制御部１１３は、選択された制御パラメータを用いて駆動部の制御入力値を決定する駆動制御部の例である。様々な状況に対して駆動部の制御パラメータを自動的かつ適切に設定することによって、移動体に状況に応じたより適切な動きをさせることができる。 Also, in the above example, the gain of the PID control of the motor 30 was selected based on the detected value, but control parameters of other drive units may be selected based on the detected value. That is, the gain selection unit 112 in the above embodiment is an example of a control parameter selection unit that selects at least part of the control parameters of the driving unit based on at least one detected value, and the PID control unit 113 is selected 3 is an example of a drive control unit that determines a control input value of the drive unit using the control parameters obtained. By automatically and appropriately setting the control parameters of the driving unit for various situations, it is possible to make the moving object move more appropriately according to the situation.

以上、添付図面を参照しながら本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although several embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can conceive of various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

１０…ロボット、１１…頭部、１２…本体部、１３Ｌ，１３Ｒ…腕部、１４Ｌ，１４Ｒ…手部、１５Ｌ，１５Ｒ…脚部、１６Ｌ，１６Ｒ…足部、２１…カメラ、２２…マイクロフォン、２４…通信インターフェース、２５…ＩＭＵ、２６…接地センサ、２７…電源制御装置、３０…モータ、３１…ドライバ、３２…エンコーダ、１００…制御装置、１１０…ＣＰＵ、１１１…検出値取得部、１１２…ゲイン選択部、１１３…ＰＩＤ制御部、１２０…ＲＡＭ、１３０…ＲＯＭ、１３１…ゲインテーブル、１４０…外部メモリ、１５０…バスインターフェース。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Robot 11... Head 12... Body part 13L, 13R... Arm part 14L, 14R... Hand part 15L, 15R... Leg part 16L, 16R... Foot part 21... Camera 22... Microphone, 24 Communication interface 25 IMU 26 Ground sensor 27 Power control device 30 Motor 31 Driver 32 Encoder 100 Control device 110 CPU 111 Detected value acquisition unit 112 Gain selection unit 113 PID control unit 120 RAM 130 ROM 131 gain table 140 external memory 150 bus interface.

Claims (12)

少なくとも脚部の関節部を駆動する駆動部を有するロボットの状態を示す少なくとも１つの検出値を取得する検出値取得部と、
前記少なくとも１つの検出値に基づいて前記駆動部の制御パラメータの少なくとも一部を選択する制御パラメータ選択部と、
前記選択された制御パラメータを用いて前記駆動部の制御入力値を決定する駆動制御部と
を備え、
前記駆動部は、前記ロボットの肢部に含まれ、
前記検出値は、前記肢部への載荷量を示し、
前記制御パラメータ選択部は、前記載荷量が閾値を超える場合と超えない場合とで異なる前記制御パラメータを選択する制御装置。 a detection value acquiring unit for acquiring at least one detection value indicating a state of the robot having a driving unit that drives at least the joints of the legs;
a control parameter selection unit that selects at least part of the control parameters of the driving unit based on the at least one detected value;
a drive control unit that determines a control input value for the drive unit using the selected control parameter ;
the driving unit is included in a limb of the robot;
The detected value indicates the amount of load on the limb,
The control device, wherein the control parameter selection unit selects different control parameters depending on whether or not the load exceeds a threshold value . 少なくとも脚部の関節部を駆動する駆動部を有するロボットの状態を示す少なくとも１つの検出値を取得する検出値取得部と、 a detection value acquiring unit for acquiring at least one detection value indicating a state of the robot having a driving unit that drives at least the joints of the legs;
前記少なくとも１つの検出値に基づいて前記駆動部の制御パラメータの少なくとも一部を選択する制御パラメータ選択部と、 a control parameter selection unit that selects at least part of the control parameters of the driving unit based on the at least one detected value;
前記選択された制御パラメータを用いて前記駆動部の制御入力値を決定する駆動制御部と a drive control unit that determines a control input value of the drive unit using the selected control parameter;
を備え、 with
前記駆動部は、前記ロボットの肢部に含まれ、 the driving unit is included in a limb of the robot;
前記検出値は、前記肢部へのアタッチメントの取り付けを示し、 The detected value indicates attachment of the attachment to the limb,
前記制御パラメータ選択部は、前記検出値が取得された場合と取得されない場合とで異なる前記制御パラメータを選択する制御装置。 The control parameter selection unit selects different control parameters depending on whether the detection value is acquired or not. 前記制御パラメータは、ＰＩＤ制御のゲインである、請求項１または請求項２に記載の制御装置。 3. The control device according to claim 1 , wherein said control parameter is a PID control gain. 前記検出値取得部は、前記ロボットの姿勢を示すセンサの検出値を取得し、
前記制御パラメータ選択部は、前記ロボットの姿勢が第１の姿勢である場合と第２の姿勢である場合とで異なる前記制御パラメータを選択する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御装置。 The detection value acquiring unit acquires a detection value of a sensor indicating the posture of the robot,
4. The control parameter selection unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the control parameter selection unit selects different control parameters depending on whether the posture of the robot is the first posture or the second posture. Control device as described. 前記第１の姿勢は、前記ロボットが転倒した姿勢であり、
前記第２の姿勢は、前記ロボットが転倒していない姿勢である、請求項４に記載の制御装置。 the first posture is a posture in which the robot is overturned;
5. The control device according to claim 4 , wherein said second posture is a posture in which said robot is not overturned. 前記検出値は、前記駆動部に接続される電源の状態を示し、
前記制御パラメータ選択部は、前記電源の状態に応じて前記制御パラメータを選択する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の制御装置。 The detected value indicates the state of a power supply connected to the drive unit,
The control device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the control parameter selection unit selects the control parameter according to the state of the power supply. 前記検出値は、前記ロボットに搭載されたカメラが取得した画像の認識結果を含み、
前記制御パラメータ選択部は、前記画像の認識結果に基づいて前記制御パラメータを選択する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の制御装置。 The detection value includes a recognition result of an image acquired by a camera mounted on the robot,
7. The control device according to any one of claims 1 to 6 , wherein said control parameter selection unit selects said control parameter based on a recognition result of said image. 前記制御パラメータ選択部は、前記画像から障害物が認識された場合と前記画像から障害物が認識されなかった場合とで異なる前記制御パラメータを選択する、請求項７に記載の制御装置。 8. The control device according to claim 7 , wherein said control parameter selection unit selects different control parameters depending on whether an obstacle is recognized from said image and when no obstacle is recognized from said image. 少なくとも脚部の関節部を駆動する駆動部を有するロボットの状態を示す検出値を取得するステップと、
前記少なくとも１つの検出値に基づいて前記駆動部の制御パラメータの少なくとも一部を選択するステップと、
前記選択された制御パラメータを用いて前記駆動部の制御入力値を決定するステップと
を含み、
前記駆動部は、前記ロボットの肢部に含まれ、
前記検出値は、前記肢部への載荷量を示し、
前記制御パラメータの少なくとも一部を選択するステップでは、前記載荷量が閾値を超える場合と超えない場合とで異なる前記制御パラメータを選択する制御方法。 obtaining a detection value indicating a state of a robot having a driving unit that drives at least the joints of the legs;
selecting at least a portion of a control parameter of the drive based on the at least one sensed value;
determining a control input value for the drive using the selected control parameter ;
the driving unit is included in a limb of the robot;
The detected value indicates the amount of load on the limb,
In the step of selecting at least part of the control parameters, the control method selects different control parameters depending on whether or not the load exceeds a threshold value. 少なくとも脚部の関節部を駆動する駆動部を有するロボットの状態を示す検出値を取得するステップと、 obtaining a detection value indicating a state of a robot having a driving unit that drives at least the joints of the legs;
前記少なくとも１つの検出値に基づいて前記駆動部の制御パラメータの少なくとも一部を選択するステップと、 selecting at least a portion of a control parameter of the drive based on the at least one sensed value;
前記選択された制御パラメータを用いて前記駆動部の制御入力値を決定するステップと determining a control input value for the drive using the selected control parameter;
を含み、 including
前記駆動部は、前記ロボットの肢部に含まれ、 the driving unit is included in a limb of the robot;
前記検出値は、前記肢部へのアタッチメントの取り付けを示し、 The detected value indicates attachment of the attachment to the limb,
前記制御パラメータの少なくとも一部を選択するステップでは、前記検出値が取得された場合と取得されない場合とで異なる前記制御パラメータを選択する制御方法。 In the step of selecting at least part of the control parameters, the control method selects different control parameters depending on whether or not the detected value is obtained. 少なくとも脚部の関節部を駆動する駆動部を有するロボットの状態を示す検出値を取得する機能と、
前記少なくとも１つの検出値に基づいて前記駆動部の制御パラメータの少なくとも一部を選択する機能と、
前記選択された制御パラメータを用いて前記駆動部の制御入力値を決定する機能と
をプロセッサに実現させるためのプログラムであって、
前記駆動部は、前記ロボットの肢部に含まれ、
前記検出値は、前記肢部への載荷量を示し、
前記制御パラメータの少なくとも一部を選択する機能は、前記載荷量が閾値を超える場合と超えない場合とで異なる前記制御パラメータを選択するプログラム。 a function of acquiring a detection value indicating a state of a robot having a drive unit that drives at least the joints of the legs;
selecting at least a portion of a control parameter of the drive unit based on the at least one sensed value;
A program for causing a processor to implement a function of determining a control input value of the driving unit using the selected control parameter,
the driving unit is included in a limb of the robot;
The detected value indicates the amount of load on the limb,
A program in which the function of selecting at least part of the control parameters selects different control parameters depending on whether the load exceeds a threshold value or not. 少なくとも脚部の関節部を駆動する駆動部を有するロボットの状態を示す検出値を取得する機能と、 a function of acquiring a detection value indicating a state of a robot having a drive unit that drives at least the joints of the legs;
前記少なくとも１つの検出値に基づいて前記駆動部の制御パラメータの少なくとも一部を選択する機能と、 selecting at least a portion of a control parameter of the drive unit based on the at least one sensed value;
前記選択された制御パラメータを用いて前記駆動部の制御入力値を決定する機能と a function of determining a control input value of the drive unit using the selected control parameter;
をプロセッサに実現させるためのプログラムであって、 A program for realizing on a processor,
前記駆動部は、前記ロボットの肢部に含まれ、 the driving unit is included in a limb of the robot;
前記検出値は、前記肢部へのアタッチメントの取り付けを示し、 The detected value indicates attachment of the attachment to the limb,
前記制御パラメータの少なくとも一部を選択する機能は、前記検出値が取得された場合と取得されない場合とで異なる前記制御パラメータを選択するプログラム。 A program in which the function of selecting at least part of the control parameters selects different control parameters depending on whether or not the detected value is obtained.
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